智慧水利数字孪生技术应用

本书基于数字孪生技术，构建了从模型建立、数据传输、数据分析到终端展示等全过程数字化的智慧水利应用方案。该方案应用在河海大学江宁校区地下管道和长江流域水利设施教学平台中，解决了校区的洪涝问题，并起到了很好的教学示范作用。本书旨在推动数字孪生与水利融合发展，助力解决水利行业面临的瓶颈和问题，助力提升水利科技再上新台阶，为水利设施朝着一体化、数字化、信息化、智能化的方向发展提供了思路，对变革水利及其他行业勘察方式具有重要的参考价值。
本书主要适用于水利建设、互联网、水力学等领域的研究工作者，可以让读者掌握“数字孪生”基本概念和应用现状，了解“智慧水利”发展阶段及相关领域建设应用，培养数字孪生水利高度信息化新思维。

娄保东,河海大学工程训练中心常务主任，高级工程师，工学硕士，1987年7月在中国矿业大学北京研究生部机械工程研究生毕业，曾在南京第二机床厂研究所从事机床设计工作，在江苏省新世界系统工程开发公司任总工程师，曾在英国埃塞克斯大学（University of Essex)机器人实验室学习。目前研究方向：仿生机器人设计与应用、基于unity平台的虚拟机器人应用、小型波浪发电装置、水下探测技术。

前言
第1章 绪论
1.1 数字孪生的应用背景及现状
1.1.1 数字孪生的概念和发展历程
1.1.2 数字孪生的应用现状
1.2 智慧水利的背景及应用现状
1.2.1 智慧水利的概念和由来
1.2.2 智慧水利的应用现状
1.3 数字孪生与智慧水利
1.3.1 数字孪生在水利工程中的应用前景概述
1.3.2 数字孪生在水利工程中的应用现状
第2章 水利数字孪生系统
2.1 面向水利的数字孪生系统概述
2.2 系统架构
2.3 关键技术
第3章 数字孪生系统的建立
3.1 建立模型的常用工具
3.1.1 3ds MAX
3.1.2 CityEngine
3.1.3 Solidworks
3.1.4 SketchUp
3.2 水利模型的建立
3.2.1 重力坝
3.2.2 黄河大堤
3.2.3 南京港
3.2.4 天津港码头
3.2.5 赵州桥
3.2.6 水电站
3.2.7 海口北闸
3.2.8 石津灌区
3.3 数字孪生系统模型的建立
3.3.1 管道铺设
3.3.2 井盖铺设
3.3.3 3D场景面板设置
3.4 城市模型的建立
3.4.1 卫星底图的获取
3.4.2 道路模型的建立
3.4.3 建筑模型的建立
3.5 动态模型的建立
3.5.1 动画简介
3.5.2 设计2D变换
3.5.3 设计3D变换
3.6 传感器——终端柔性智慧水尺
3.7 流速测量方法
3.7.1 终端柔性智慧水尺
3.7.2 标准流速仪
3.8 数据传输规约
3.8.1 数据架构
3.8.2 数据访问控制
3.9 终端展示方式
3.9.1 系统功能说明
3.9.2 系统构建过程
第4章 数字孪生水务管理应用案例
4.1 建设背景
4.2 建设目标
4.3 建设内容
4.3.1 外场建设
4.3.2 系统建设
4.4 数字孪生水务系统创建
4.5 基于数字孪生平台模拟与结果分析
4.6 综合评价
第5章 数字孪生水利综合应用案例
5.1 建设背景
5.2 建设内容
5.2.1 物理模型
5.2.2 数字模型
参考文献
附录A
A1 基础信息表
A1.1 测站基本信息表
A1.2 监测点基本信息表
A1.3 传感器基本信息表
A1.4 水位计传感器基本信息表
A1.5 流速仪传感器基本信息表
A1.6 雨量计传感器基本信息表
A1.7 流量计传感器基本信息表
A1.8 水温测定仪传感器基本信息表
A1.9 角度计传感器基本信息表
A2 原始数据表
A2.1 基本信息
A2.2 传感器上传数据约束
A3 水文实时数据表
A3.1 水位计数据表
A3.2 流速仪数据表
A3.3 雨量计数据表
A3.4 流量计数据表
A3.5 水温测定仪数据表
A3.6 角度计数据表
A4 水文基础数据表
A4.1 日平均水位表
A4.2 日平均流速表
A4.3 日平均雨量表
A4.4 日平均流量表
A4.5 日平均水温表
A4.6 月平均水位表
A4.7 月平均流速表
A4.8 月平均雨量表
A4.9 月平均流量表
A4.10 月平均水温表
A4.11 年平均水位表
A4.12 年平均流速表
A4.13 年平均雨量表
A4.14 年平均流量表
A4.15 年平均水温表